CFRTPとは？
繊維強化プラスチックは、軽くて錆びないプラスチックの利点に繊維強化による強さが加わった材料です。近年は、炭素繊維(CF:Carbon Fiber)と繊維への含侵性や密着性に優れた熱硬化性樹脂(Thermosetting resin)を用いた炭素繊維強化プラスチック(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)が主流となっています。 CFRTP(Carbon Fiber Reinforced Thermo plastics)は、CFを強化材とし、母材に熱硬化性樹脂ではなく、熱可塑性樹脂(Thermoplastic resin)を用いた繊維強化プラスチックとなります。 CFRPは成形プロセスや二次加工性が金属加工と大きく異なるため、適用分野の拡大やコスト競争力があるFRP製品の実現への制約となっていました。 CFRTPでは、成形プロセスの短縮、プレス加工や溶融接合が可能であり、大幅な生産性の向上と低コストを両立することができます。
CFRTPの特徴
CFRTP(熱可塑性樹脂)は、CFRP(熱硬化性樹脂)に比べ下記のメリットがあります。1.量産性が高い
CFRPの成形プロセスの主流であるオートクレーブ成形では、手作業により材料を型に賦形させたのち、オートクレーブ内で、熱硬化性樹脂の硬化プロセスとして8～12hの加圧/加熱処理が必要となります。一方、CFRTP(熱可塑性樹脂)は常温時の固体状態と高温時の溶融状態を化学的反応を必要とせず可逆的に繰り返すこと可能です。そのため、冷却に要する時間だけで、成形を完了する事ができ、量産性の高い材料となります。 弊社では、CFRTPのプレス成形法によって賦形と加圧作業を同時に行い、短時間で材料投入から成形までのサイクルを完了させることができます。
2.樹脂のラインナップが多い
熱可塑性樹脂は汎用(PP)、エンプラ(PA6,PA66等)、スーパーエンプラ(PPS,PEI,PEEK等)と樹脂の種類が多くあります。CFRTPはこれらの樹脂から選択可能であり、耐熱性、耐衝撃性、耐薬品性等の特性に応じた製品要求に対応できます。
3.耐衝撃・靭性の向上
熱硬化性樹脂と比較し、熱可塑性は靭性が高いため、耐衝撃性に優れています。
CFRP(熱硬化性樹脂)では、弱点であった層間強度や耐衝撃性の向上が期待できます。
4.材料保管が容易
CFRPの材料である熱硬化性プリプレグは、冷凍/冷蔵保管が必要であり、使用期限があります。
熱可塑性プリプレグは常温保管が可能であり、かつ使用期限が無いため、保管コストに大きなメリットがあります。
5.溶着が可能
CFRPは部品を接着剤やファスナー等で組み付ける必要があります。CFRTPはそれら組み付け方法に加えて、熱可塑性樹脂の特性を利用した、熱溶着(溶融接合)が可能です。
熱溶着により組付け工程の生産性向上が見込まれます。
6.リサイクルが可能
CFRPは、破砕プロセスを経ることとなる。CFRTPは、容易に再溶融・加工が可能であり、破砕による新規部材(例：ペレット化して射出成形用材料)へのリサイクルも容易なだけでなく、再成形によるリユーズも可能です。